Nella sedicesima stagione di NCSI, Gibbs è diventato il direttore della sezione visto che Vance è stato rapito da Hakim e la sua banda. Tutta la squadra si mette alla ricerca del capo e grazie all’intuito di Torres e Kasie si scoprono indizi utili che portano alla liberazione di Vance e all’arresto del suo rapitore. Dopo questa avventura Vance, con la scusa di avere problemi ad una gamba per la lunga prigionia, prende un periodo di congedo perché non se la sente di rientrare al lavoro e la squadra composta da Jimmy Palmer, l’agente Lee, Eleanor Bishop, Nicholas “Nick” Torres e Jacqueline “Jackie” Sloane viene guidata ancora da Gibbs che, però, durante un’indagine particolarmente difficile, riuscirà a far capire al comandante che il suo aiuto è indispensabile e quindi rientrerà al lavoro.
Durante gli episodi della sedicesima stagione, la squadra anticrimine di Gibbs sarà coinvolta in indagini estremamente pericolose, tutte relative a delitti che vedono coinvolti militari nella Marina statunitense. Le vicende professionali, però, si intrecciano a quelle personali: Kasie Hines si troverà a dover prendere il posto di Abby, un vuoto difficile da colmare per il resto della squadra; Sloane confesserà di aver avuto una figlia da giovane poi data in adozione mentre lo stesso Gibbs si troverà a dover fare i conti con i fantasmi del suo passato. Questa stagione, inoltre, vedrà anche un ritorno inaspettato: Bishop scoprirà che l’ex agente Ziva David, da tempo creduta morta, in realtà è viva e la donna deciderà di palesarsi anche a Gibbs per avvisarlo di un imminente pericolo.